□段路路（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

□武守莼（臺(tái)前縣水利局）

□范必實(shí)（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

水泥粉噴樁技術(shù)在某工程中的應(yīng)用

□段路路（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

□武守莼（臺(tái)前縣水利局）

□范必實(shí)（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

水泥粉噴樁屬于水泥土攪拌樁中的干噴施工方法，水泥土攪拌樁適用于加固飽和粘性土和粉土等地基，它是利用水泥等材料作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，固化劑吸收周圍軟土中的水分，使軟土硬結(jié)成具有整體件、水穩(wěn)性和高強(qiáng)度的水泥加固土，形成豎向承載的復(fù)合地基，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變模，根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，可分為干噴和濕噴。按照設(shè)計(jì)方案，濮陽市金堤河張莊提排站改擴(kuò)建工程三個(gè)單體工程均采用干噴法進(jìn)行地基加固，本文就水泥粉噴樁施工技術(shù)方案以及處理效果進(jìn)行闡述。

水泥粉噴樁；張莊提排站；工藝性試樁；樁體施工；復(fù)合承載力

一、工程概況

濮陽市金堤河張莊提排站改擴(kuò)建工程位于金堤河匯入黃河處，是金堤河洪澇水遭遇黃河頂托時(shí)的唯一排水出路，改擴(kuò)建后提排流量將由原來的64 m3/s增大到104 m3/s，是河南省的大型提排泵站。主體工程有：分水涵閘、進(jìn)水涵閘以及泵站工程，地基處理均采用粉噴樁技術(shù)。

二、工程地質(zhì)

在勘探深度范圍內(nèi)均為第四系全新統(tǒng)沖積地層。

分水涵閘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程38.50 m，勘察結(jié)果表明，基礎(chǔ)所處土層為重粉質(zhì)壤土（alQ42）：黃、褐黃色，具微、薄層理。土質(zhì)不均，局部夾輕、中粉質(zhì)壤土,天然干密度范圍值1.17～1.59 g/cm3，平均值1.40 g/cm3；液性指數(shù)平均值1.03，呈軟塑～流塑狀；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值 0.13～0.41 MPa-1，平均值 0.23 MPa-1，具中等壓縮性；標(biāo)貫擊數(shù)范圍值2～4擊，平均3擊，為軟土。

進(jìn)水涵閘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程35.50 m，地下水位36.7 m，接近地表，建基面低于地下水位1.2 m左右，基礎(chǔ)所處土層為輕粉質(zhì)砂壤土（alQ42）：褐黃色，具微、薄層理，土質(zhì)不均，多夾薄層粉質(zhì)粘土；天然干密度范圍值1.48～1.62 g/cm3，平均值1.56 g/cm3。該層多位于地下水位以下，處于飽和狀態(tài)，呈軟塑～流塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)范圍值2～4擊，平均3擊，為軟土。

泵站及廠房基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程31.45 m，地下水位4～5月間為39～40 m，接近地表，建基面低于地下水位8 m左右；勘察結(jié)果表明，建筑物基礎(chǔ)處兩層砂壤土層的交界上：①粘土（alQ42）：黃、紅黃色，具微薄層理。層厚1.30～3.50 m，層底高程29.88～31.89 m。天然干密度范圍值1.21～1.56 g/cm3，平均值1.44 g/cm3；液性指數(shù)范圍值-0.13～0.76，平均值0.29，多呈可塑～硬塑狀；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值0.15～0.53 MPa-1，平均值0.37 MPa-1。標(biāo)貫擊數(shù)范圍值4～9擊，平均值6擊，多為中硬土。②砂壤土（alQ41）：灰色為主，夾多層褐黃色，具薄、微薄層理，土質(zhì)均一，夾重粉質(zhì)壤土、中壤土及細(xì)砂薄層。層厚8.60～11.50 m，層底高程18.92～21.38 m。天然干密度范圍值1.43～1.62 g/cm3，平均值1.54 g/cm3；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值0.07～0.17 MPa-1，平均值0.11 MPa-1。標(biāo)貫擊數(shù)范圍值1～13擊，平均值7擊，多為中硬土。

三、施工準(zhǔn)備階段

原材料準(zhǔn)備：施工單位使用的為32.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)施工進(jìn)度安排，備料充足，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽取試樣，并選取有代表性的土層土樣，委托第三方實(shí)驗(yàn)室做原材復(fù)檢以及摻配試驗(yàn)，設(shè)計(jì)要求復(fù)合承載力應(yīng)≮150 KPa，90 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度應(yīng)≮2.0 MPa，試驗(yàn)配比為摻灰率15%，設(shè)計(jì)水泥粉噴樁直徑為500 mm，計(jì)算得出每立方米粉噴樁水泥用量303 kg。

開挖及樁位放樣：在對(duì)舊建筑物拆除后，采取相應(yīng)的降水措施，開挖至設(shè)計(jì)要求高程，根據(jù)要求對(duì)地基加固工程地段地質(zhì)條件進(jìn)行復(fù)勘并編制復(fù)勘工程地質(zhì)剖面圖，復(fù)勘情況與招標(biāo)文件的地質(zhì)描述及土料物理力學(xué)性質(zhì)基本相符。其中，部分舊建筑物基礎(chǔ)低高程較設(shè)計(jì)樁頂高程略低，根據(jù)施工規(guī)范要求施工的樁頂面高于設(shè)計(jì)規(guī)定值0.3～0.5 m，為保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)質(zhì)量，對(duì)該部分進(jìn)行回填，回填頂高程高于設(shè)計(jì)樁頂高程0.7 m。根據(jù)施工布置對(duì)各樁位進(jìn)行測(cè)量、放樣以及統(tǒng)一編號(hào)，樁位均采用梅花形布置，根據(jù)各建筑物的情況，設(shè)計(jì)樁距為1.5～1.8 m不等，且在建筑物基礎(chǔ)范圍外加設(shè)一排樁。

施工設(shè)備要求：粉噴樁機(jī)采用PH-5 A型號(hào)，ф500螺旋式鉆頭，配 XK 0.6-0.10型空壓機(jī)（工作壓力 1.0 N/mm2，排量1.6 m3/min，電機(jī)功率13 kW）及貯灰罐（容量1.3 m3，設(shè)計(jì)壓力0.6 N/mm2,帶灰罐架、旋轉(zhuǎn)供料器、電子計(jì)量系統(tǒng)）各一臺(tái)，施工基面應(yīng)大致平整，使得樁機(jī)安裝就位平整和穩(wěn)固，利于樁機(jī)的行走和挪位，確保施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。機(jī)架上劃定標(biāo)尺，并對(duì)鉆孔長(zhǎng)度、始噴高度、止噴高度以不同顏色標(biāo)明，方便質(zhì)檢、監(jiān)理控制施工質(zhì)量，深度計(jì)表盤指針應(yīng)讀數(shù)靈敏、準(zhǔn)確。樁機(jī)側(cè)方和前方的偏斜指針（或垂球）應(yīng)擺動(dòng)靈活，刻度值清晰可讀。粉噴樁機(jī)電子計(jì)量系統(tǒng)經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門確認(rèn)，能瞬間檢測(cè)并記錄出粉量。

施工場(chǎng)地的布置：粉噴樁機(jī)的定位位置與貯灰罐最遠(yuǎn)處的距離不超過60 m，如若距離過大，會(huì)造成壓力不足，可能引起粉噴樁水泥摻入量不足，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行移位。水泥的堆放應(yīng)該符合防雨、防潮的要求，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

四、試樁

按照施工單位編制并經(jīng)監(jiān)理審批的試樁方案，在地基加固工程地段周圍選擇相似地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，進(jìn)行工藝性試樁，每個(gè)單體工程試樁4根，試樁目的在于驗(yàn)證水泥的攪拌均勻程度及成樁質(zhì)量，了解下鉆及提升阻力情況，選定合適的鉆孔速度、攪拌速度以及提升速度等各種施工工藝參數(shù)，使得樁機(jī)在此工況下能夠正常運(yùn)行，選擇合適的噴粉壓力，保證在噴粉時(shí)鉆頭的送灰孔不堵塞，最終確保通過整個(gè)提升噴粉和復(fù)噴過程，滿足摻灰率。

PH-5 A粉噴樁機(jī)共設(shè)有5檔，不同的檔位對(duì)應(yīng)不同的鉆進(jìn)、提升和攪拌速度，詳見下表：

表1 不同檔位鉆進(jìn)、提升、攪拌速度參數(shù)表

根據(jù)已復(fù)勘結(jié)果，有效樁長(zhǎng)度范圍內(nèi)土層分布較為均勻，均為軟土，無其他硬物，因此選取4和5鉆進(jìn)檔位，提升檔位選2～5檔共4個(gè)方案，噴灰管道壓力在0.25～0.4 MPa之間調(diào)整。經(jīng)過4種方案比選，最終選定鉆進(jìn)速度根據(jù)鉆進(jìn)阻力情況在4檔和5檔之間隨時(shí)調(diào)整，3檔提升，即：攪拌速度40 r/min，提升速度0.7 m/min，噴灰管道壓力0.35 MPa。

五、樁體施工

根據(jù)已確定施工工藝，按照下列工序進(jìn)行樁體施工：鉆機(jī)就位→調(diào)平→開機(jī)鉆進(jìn)到底（噴氣）→至設(shè)計(jì)深度→反轉(zhuǎn)提升（噴粉）→至樁頂以上50 m停止攪拌→噴粉→樁上部5 m復(fù)噴→反轉(zhuǎn)提升到頂（噴氣）→提桿至地面→移至下一樁位繼續(xù)施工。并及時(shí)讀取垂直率、制樁起止時(shí)間、提噴起止時(shí)間、止噴深度、稱重儀起止讀數(shù)等。

為避免送灰孔堵塞，鉆進(jìn)樁孔后必須立即打開空壓機(jī)供氣。在鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)有一定的滯留時(shí)間，開動(dòng)送灰機(jī)，以保證加固粉體到達(dá)樁底，嚴(yán)禁尚未噴粉即進(jìn)行鉆機(jī)提升作業(yè)，如果粉噴樁機(jī)的定位位置與貯灰罐距離較遠(yuǎn)，應(yīng)該適當(dāng)提前停止供氣開始送灰，邊下鉆邊噴灰。

成樁過程中操作人員應(yīng)隨時(shí)觀察水泥電子計(jì)量裝置的變化顯示，以確保粉噴均勻，每次提升時(shí)，確認(rèn)送灰已到樁底方可提升，嚴(yán)禁造成“浮樁”現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)管道不通暢，同時(shí)灰罐壓力在增大，說明鉆頭的送灰孔已經(jīng)堵塞，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。提升中機(jī)手和送灰人員要緊密配合，使噴灰均勻連續(xù)，灰量充足，堅(jiān)決杜絕斷樁或縮徑的發(fā)生。

樁體噴粉要求一氣呵成，不得中斷，每根樁宜裝一次灰；施工中遇到斷灰、停電、堵鉆等噴灰間斷問題，應(yīng)及時(shí)記錄中斷高程，在問題解決后重新下鉆到該位置下1 m處，另行噴灰提升，防止出現(xiàn)斷樁、懸浮樁或夾泥現(xiàn)象。噴完發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時(shí)，整樁進(jìn)行復(fù)打。

六、成樁保護(hù)及試驗(yàn)檢驗(yàn)

成樁后，要設(shè)專人對(duì)成樁區(qū)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，地下水位以上的樁身應(yīng)及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不得少于7 d，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)嚴(yán)禁通過重型機(jī)械，避免出現(xiàn)斷樁情況。成樁后3 d內(nèi)，可用輕型動(dòng)力觸探（N 10）檢查每米樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。7 d后，采用淺部開挖樁頭，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，測(cè)量成樁直徑，檢查量為總樁量的5%。

成樁28 d后，挖除設(shè)計(jì)樁頂高程以上土層，要選擇合適的小型機(jī)械進(jìn)行施工，預(yù)留20 cm應(yīng)采用人工挖除，選擇樁總數(shù)的0.5%～l%進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)，且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，滿足設(shè)計(jì)要求，復(fù)合承載力≮150 KPa。

2011-02-22